陳小良

（中國電機工程學會原副秘書長）

當今世界，信息技術創新日新月異，數字化、網絡化、智能化深入發展，在推動經濟社會發展、促進國家治理體系和治理能力現代化、滿足人民日益增長的美好生活需要方面發揮著越來越重要的作用。能源數字化建設是"數字中國"建設的重要組成部分，更是能源領域在"雙碳"目標下實現綠色低碳轉型，建設美麗中國的重要舉措。回顧計算機及通信技術進步對電力系統產生的影響，展望電力數字化發展的前景，本文對如何高質量開展電力數字化乃至能源數字化建設，更好地建設數字電力，談一些認識與思考。

一、電力信息化數字化建設歷程與成果分析

（一）

"八五"初見成效

電力行業是最早利用先進的計算機、通信技術支撐生產運行的行業之一。我國第一套自主研發的計算機電網調度自動化系統，于1978年8月在華北京津唐電網投入運行，基于電力專用通信網絡，實現了對電網電廠、變電站和輸電線路等電力設施狀態信息的遙測與監控。1988年底，"四大網"引進工程全部投產，東北、華北、華中、華東區域電網調度通過先進的計算機和通信技術實現了電網的狀態遙測、監控與能量管理自動化。1995年底，通過引進、吸收、再創新，我國已經具備了自主研制高水平電網調度自動化系統的能力，并在包括西藏在內的32個區域、省級電網，200多個地區電網和300個縣級電網調度中，配置了自動化系統。同期，火電廠計算機自動控制、變電站自動化與無人值守系統、電力系統數值計算、水電廠水情測報、電力負荷控制系統等的廣泛應用，有力提升了電網的安全性、可靠性與經濟性。

（二）

"九五"初具規模

"九五"末，電力行業基本建成了較完善的電力專用通信系統和網絡、國家電力數據通信網絡和信息網絡，基本實現了原國家電力公司本部與各網（分）公司、獨立省公司網絡的互聯，建立了全國網絡中心（北京），初步建成網（分）公司、省（市）公司的二、三級網絡。各省單位均已建立了管理信息系統（MIS），電力信息資源開發利用取得了較大進展，數字化、網絡化的信息資源總量有了明顯提高。全國35個網、省調度機構均配置了監視控制和數據采集系統（SCADA）與能量管理系統（EMS），300個地區級調度機構中，95%以上配置了SCADA系統；2000個縣級調度機構中，近50%配置了SCADA系統。

（三）

"十五"提速發展

為適應數字化網絡化發展趨勢，"九五"末，國家電力公司首次從電力信息化發展的整體高度編制了《國家電力公司電網二次系統"十五"規劃》，并就電力信息產業發展進行了戰略研究，形成一系列戰略舉措。按照統一規劃、協調實施的指導思想，全面推進電力信息化數字化的基礎設施、應用系統、裝備產業建設。按照戰略與規劃，"十五"期間，電力信息化數字化實現了高速發展，在一次電網建設的同時，加大電力信息基礎設施建設的投資，加快布局全國電力特種光纖網絡，建設技術先進且能支撐各類業務的電力數據網。在業務系統方面，選用性能優良的設備，配套建設和完善繼電保護、安全穩定控制系統等電網安全保障體系；建成了具有世界先進水平的國調調度自動化系統，進一步提高了以調度自動化及廠站監控系統為代表的電力行業計算機裝備及應用水平，基本達到國際先進水平；企業信息化程度大幅度提高，啟動建設電網數據中心，加大信息資源的開發利用，電子商務取得突破性進展，進入國內先進行列。特別值得一提的，是在信息網絡安全方面，提出并實現信息網絡分區物理隔離，建立了全國電力二次系統安全防護體系，為電力生產控制系統的網絡安全發揮了決定性作用。

（四）

"十一五""十二五"邁上新臺階

電力信息化數字化工作繼續快速發展，"廠網分開"改革以后，整體謀劃行業信息化數字化發展的機制不斷完善，電力信息化數字化系統和裝備的軟硬國產化和企業信息化應用上了新臺階，"十一五"初，具有自主知識產權的電力系統全數字實時仿真關鍵技術研究實現突破，運用并行計算、云和數模混合技術，實現了全國規模的超大電網安全分析網絡化、（超）實時、精細仿真，并在國內推廣應用；調度自動化系統的國產化取得重要突破，特大電網一體化調度控制系統（D5000系統）的研制成功與推廣應用，使我國在這個領域的技術水平領先世界。實現各級電網的調度自動化系統基本國產化，某些領域占領了國際標準制高點。在企業信息化方面，國家電網公司的特大型企業集團信息化工程（SG186系統）研發建設，使企業管理信息化、網絡化實現業務全面覆蓋，信息相互貫通等關鍵技術研發與實施方面取得突破性成果，成為特大型企業信息化管理的成功范例。在安全穩定控制系統方面，基于PMU的廣域動態實時穩定防御系統研發取得突破并成功應用。廠站及配網自動化國產化率大幅度提高，火電機組狀態及性能全息診斷系統、百萬千瓦超超臨界機組自啟停控制系統、大型抽水蓄能電站計算機監控系統、數字化變電站自動化系統、配電網自動化管理系統實現國產化。

（五）

"十三五"全面發展

電力信息化總體呈現向數字化和智能化發展的趨勢。在基礎設施建設方面，電力通信網絡規模進一步擴大。電力行業已形成有線與移動網絡相結合，以光纖為主要傳輸介質，一點多址、微波、衛星通信、電力線載波通信等為輔的現代化信息網絡。并構建堅強的光傳輸網絡、應急通信網絡、無線通信網等，能夠更好地應對各類應用場景及災害。電力企業積極開展5G、衛星等新一代通信技術的應用試點，推進構建"空天地"一體化、大容量廣覆蓋的電力通信網絡。

在應用系統方面，電網企業以"互聯網+"為基礎，推進電力物聯網建設，圍繞電力系統各環節，充分應用物聯網、人工智能等技術，大力推進狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的智慧電力系統建設。發電企業通過對發電設備及運行數據進行有效分析和挖掘，形成"特征指標"，實現數據價值的共享利用；建立生產經營實時大數據平臺，實現發電設備及煤炭等物料運轉早期預警、狀態分析、故障診斷等方面的探索性技術突破。在支撐能源轉型方面，能源互聯網技術研究和應用穩步推進，著力將先進信息通信技術、控制技術與先進能源技術深度融合應用，支撐能源電力清潔低碳轉型、能源綜合利用效率優化和多元主體靈活便捷接入，建設具有清潔低碳、安全可靠、泛在互聯、高效互動、智能開放等特征的智慧能源系統。特別值得一提的是國家電網公司建設的新能源云系統，以新能源生態系統為基礎，搭建跨企業、行業的服務平臺，匯聚信息資源，服務新能源發展和落實"雙碳"目標。

在網絡安全防御方面，進一步提高了防御水平。電網基于"安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證"的電力監控系統安全防護策略得到落實和加強。

二、數字電力發展面臨的挑戰

當前，以網絡化、信息化與智能化的深度融合為核心的第四次工業革命正在全球迅速推進。發達國家已開始戰略布局，搶占數字化時代的科技制高點。我國積極把握數字化時代的歷史機遇，相繼出臺物聯網、人工智能等領域一系列戰略規劃，加速進入"跨界融合、集成創新和規模化發展"的新階段。全社會數字化持續推進，快速向實體工業領域擴展，電力工業同樣面臨數字化轉型升級的關鍵機遇。能源互聯網成為電力工業切入第四次工業革命的戰略基點，利用數字化技術改變整個電力工業過程，連接企業內外部環境，將成為推動經濟發展的新增長極。

近年來，隨著數字經濟的蓬勃發展以及工業化和信息化融合步伐的加快，能源行業數字化轉型受到高度重視。建設新型電力系統、實現"雙碳"目標，更為數字電力提供了行動要求和機會。各方面積極探索數字化轉型的新技術、新模式和新業態，在看到大量機遇的同時，更準確地把握挑戰，堅持問題導向，科學有效地推進數字電力建設，具有更加重要的意義。

（一）

服務保障轉型的挑戰諸多

數字化將有力推動電源、電網和負荷等各環節的轉型升級，為我國"十四五"新能源跨越式發展注入新動力。但是，從操作層面看，在建設新型電力系統的過程中，一是隨著新能源發電、儲能設施、電動汽車等大量接入電網，電網數字化及源網荷儲協調控制信息基礎設施，如監控點規模、監控模式、信息處理與交換及其網絡安全等方面需要全面升級，管理模式也出現一些新挑戰；二是隨著整縣光伏工程、區塊電網（綜合能源系統、微電網、虛擬電廠、增量配電網、產消合一者）發展，電源裝機規模會快速上升，對其調度管理模式、信息采集內容與使用方式，都需要從確保電網安全和市場主體自主性的角度，深入思考、管理創新、統籌設計。

（二）

系統整體協同性謀劃亟待破繭

要充分認識數字電力系統性、整體性、協同性的重要性。從未來的發展愿景看，數字電力是一種基于現代信息技術、先進傳感技術、人工智能和大數據技術等先進通信技術構建的具有智能化運行控制和運營管理，多維度數據存儲與數據處理，以及數字孿生全景展示與智能交互的新型數字電力系統、數字化設備生產系統為一體的的數字電力生態。這一系統的一個重要標志是從元件到整個系統，電力物理系統和信息系統將深度融和。這個系統既要求電力治理主體協同化，實現政府部門、電源、電網及制造企業、金融機構、學校及研究機構、用戶以及各類媒介的信息共享、協調互動；也需要電力設備全壽命要素協同化，實現人員、技術、資金、設備、物料、標準、環境、檢測環節信息互通、協調銜接；更要求電力系統要素協同化，實現電力系統的規劃設計、設備供應、工程建設、運行調度、仿真計算、評估評價、人事人才、投資管理的信息聚合、無縫銜接。當前，信息互聯互通任重道遠，數字電力體系架構亟待破繭，協同機制、標準互認（統一）尚需攻堅克難。因此，數字電力的建設發展，必須堅持系統性、整體性、協同性，做好頂層設計。

（三）

電力數字化基礎性

關鍵性技術研究仍需加強

先進通信技術、傳感技術、人工智能、大數據技術、云計算、區塊鏈、數字孿生等現代信息技術發展日新月異，建設新型電力系統迫切需要先進信息技術的有力支撐。但是，先進的信息技術與電力技術的深度融合遠遠不夠，能夠在電力實際工作中發揮不可替代作用的產品、系統（如D5000系統）還較少，一些研究難以突破從概念到概念的怪圈，創造出基于新信息技術的新場景、新業態、新模式困難重重。電力信息化技術研發方面，目前主要以應用技術研究為主，更多是公用信息技術應用于電力系統的產品與系統的研制。基礎性前瞻性的研究偏少，電力專用芯片、專用平臺技術和軟件等有待突破。核心和"卡脖子"技術亟需攻關，基于電力實際需求的科學研究、原始創新和機理研究仍顯不足。

（四）

電力設備智能制造

亟需加快步伐

從德國提出的工業4.0，到美國提出的工業互聯網，再到中國提出的智能制造2025，無不希望顛覆性地改變制造行業的物流、生產、銷售、服務全流程，創造全新的基于全數字化智能化的制造體系。電力設備智能制造對提高電力設備生產質量和可靠性、綠色發展、節約資源、降低成本、提高服務水平等方面都將發揮作用，也將極大促進電力系統安全管理和數字化水平。我國電力設備智能制造亟需加快推進。

（五）

企業管理信息化

重在賦能科學管理

企業管理信息化的核心是賦能企業科學管理，基礎是管理科學化、流程標準化。應用企業資源計劃（ERP，Enterprise Resource Planning）的前提是企業管理按照數字化的理念進行治理結構和流程再造。為信息化而信息化，企業管理信息系統就會隨著管理模式的創新而被迫不斷推倒重來，造成大量信息化投入的浪費。

（六）

專業技術支撐隊伍

有待進一步培育

數字電力工作積淀厚重，門檻高。調度自動化系統實際上是生產運行控制類物聯網，而這一系統在70年代后期就投入應用，電力信息基礎設施及應用系統建設也取得顯著成績，某些當前流行的新技術，已在電力信息化系統中廣泛使用，如云計算等。數字電力建設，特別是涉及電力生產控制類的信息系統專業性極強，安全性、時效性要求極高，我國電力行業的信息化企業經過幾十年的"陪伴"式發展，培養了一批通曉電力和信息化技術的復合型技術專家，鑄就了今天的成績。這就使得非專業領域的信息化企業進入電力行業并快速發揮作用難度較大，在某種程度上限制了更多資源服務數字電力建設。數字電力建設迫切需要更多跨電力和信息領域的專業技術支撐隊伍，高等院校的專業教育、科研院所的專業研究還有不適應新形勢新要求的情況。

三、加快推進數字電力建設的建議

（一）加強數字電力建設的統一領導和統籌協調

數字電力建設是一項復雜的系統工程，具有高科技、跨專業、跨企業、長期性等特點，能否建立高效的領導體制和工作機制，決定著數字電力建設的成敗。應建立由產、學、研、用各方共同組成的數字電力領導與工作組織和機制。充分發揮政府部門的領導作用，協會、學會、產業聯盟等社團組織的平臺、支撐作用，大型企業的主導、帶動作用，調動電力企業、裝備設備制造企業、信息技術企業、互聯網企業、大數據企業等市場主體的活力和創造力，構建數字電力生態體系，以新業態、新模式為引領加快電力行業數字化轉型服務。

（二）加強數字電力建設的規劃引領和頂層設計

數字電力建設能否取得長遠實效，取決于是否有明確的目標、合理的定位和科學的規劃。要堅持系統性、整體性、協同性觀念，研究制定數字電力戰略，要統一規劃、協調實施、密切協作，形成合力，結合電力發展規劃，集中有限力量，整合配置資源，突出重點，分期實施，努力形成具有電力特色，促進新型電力系統建設與跨越式發展的數字電力發展新模式。要建設新一代電力信息基礎設施，建立涵蓋電力治理主體、電力設備全壽命要素和電力系統要素等的全要素數字化體系。按照信息分級使用的原則，實現數據的精益采集、標準互認、信息互通、資源共享。促進電力生產與消費的精準適配，形成開放共享、互動共贏的數字電力生態，助力構建清潔、低碳、安全、高效的電力體系，支撐"雙碳"目標實現。要優先建設支撐新型電力系統發展的數字化設施，建設好生產控制系統，加快智能電網建設。要按照數字化智能化制造的方向，全面推進電力制造企業數字化。要以應用為導向，規劃各類應用系統建設。要在結合企業科學治理、規范管理基礎上，規劃建設企業信息管理系統。要以用戶為中心，形成為用戶提供更高質量用能服務的新興業務，規劃建設企業服務營銷系統。

（三）加強數字電力基礎設施建設

要從數字技術和傳統電力工業的深度融合角度，建設敏捷高效的新一代數字技術為基礎的數字電力信息基礎設施。考慮到電力通信的特殊要求以及資源節約與路徑依賴，應充分利用電力通信資源和優勢，堅持電力光纖專用網絡為主，專用無線網絡、公用網絡、公用無線網絡為輔，在確保應急通信的基礎上，統籌規劃建設連接所有公用電力設施，服務電力設備制造、工程建設、生產運行、企業管理、應用服務全過程的電力通信物理網和數據網，統一監測，分級分塊實施安全管理。數字電力信息基礎設施的資源富余部分可以用于公共服務。

（四）建設促進數字電力發展的生態平臺

數字電力建設中的技術研發、裝備制造、系統搭建需要各類資源的支撐，加快推進數字電力建設的一個重要基礎，就是開放更多技術、人才、場景、需求、標準等信息，圍繞電力發展需要，采取政府引導、市場運作的方式，加強信息資源整合共享，讓企業不用滿世界找方案、技術和人才。要建立統一體系下專項生態平臺，服務于數字電力建設，鼓勵各類信息源通過公用信息平臺上網，實現信息資源的綜合共享，集中開發一批支撐新能源發展、新型電力系統建設、電力設備智能制造等急需的基礎性、綜合性生態平臺。國家電網公司的新能源云平臺是一個典型案例。

（五）優先建設新型電力系統支撐平臺

促進"源網荷儲"全鏈條貫通、"云網邊端"全流程協同，實現規劃設計、設備制造、工程建設、生產運維、調度控制、用戶服務全過程跟蹤溯源，實現各類電源的全息感知和智能分析，實現精準調控和預測，促進各類電源協調有序發展，解決可再生能源高比例并網接入的難題。推動數字電網建設，針對分布式電源、區塊電網、儲能、電動汽車等新型市場主體，政府要組織制定各類信息采集使用規范，實現各層電網信息全覆蓋精益采集，分級使用，助力透明監管、應急處置，支撐新型電力系統建設，滿足儲能、電動汽車等新興市場主體高效參與市場交易。要結合新要求拓展升級與協調調度自動化、廠站自動化、配電自動化、需求側響應、電力市場、儲能管理、安全穩定控制等系統，強化信息安全管理。特別是要應用先進的數字化技術，高效、準確、可靠利用儲能、分布電源、需求側響應及其信息技術優勢，優化電網安全穩定控制系統，建設統一分層協調控制的儲能數字化管理系統。研發應用區塊電網能量管理系統。

（六）繼續推進數字發電廠建設

發電企業以構建數字企業為抓手，加強傳統煤電機組數字化建設，實現精益化生產和智能發電，提高能效，減少碳排放。依托數字化建設提升新能源的"可觀、可控、可測"水平，支撐大規模新能源參與電力系統調控，為新型電力系統充分消納新能源及安全穩定運行提供數字化保障。

（七）加快電力設備數字制造生態建設

要從數字制造生態層面，盡快推進電力設備數字制造的技術研發、生態平臺建設、先進裝備建設、先進工藝采用，全面提升設備數字化設計、數字化制造、定制化生產以及數字化移交的水平，應用人工智能、數字孿生等技術，加快推進企業數字化運營，提高管理服務能力。

（八）加強自主創新、標準建設和人才培養

要激發創新創造活力，加大研究開發力度，推進產業發展，著力在先進通信技術、傳感技術、人工智能、大數據技術、云計算、區塊鏈、數字孿生技術與電力技術深度融合應用等方面，抓好基礎性前瞻性研究，加強機理與模型研究， 加快自主創新的數字化產品研發生產，著力解決"卡脖子"技術。加大電力統一數字化標準建設，積極參與國際標準的研究制訂。優化大專院校專業設置、課程體系和科研院所專業設置，著眼長遠，培養一大批適應數字電力發展、掌握跨信息與電力領域技術的高素質人才。

（九）切實維護網絡和信息安全

信息安全事關國家安全，是數字電力建設的重要內容和保障，必須擺在極其重要的位置。要堅持"安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證"的總方針，重點針對網絡系統和基于網絡的電力生產控制系統，強化邊界防護，提高內部安全防護能力，保證電力生產控制系統及重要數據的安全。要從數字電力整體架構層面，統籌做好信息安全工作。